隧道注浆管应用指南：保障山城隧道工程的核心技术

在重庆这座山城,隧道工程遍地都是,从早年的歌乐山隧道到现在的华岩隧道、中梁山隧道,隧道已经成为城市交通的重要组成部分。而在隧道施工和维护中,注浆管扮演着至关重要的角色,可以说是保障隧道安全的核心技术手段之一。

隧道注浆管的应用场景主要有三个:一是超前注浆加固,二是围岩堵水,三是缺陷修补。我在这三个领域都有丰富的实践经验,今天就系统讲讲隧道注浆管的应用要点。

先说超前注浆加固。在软弱破碎地层或者断层破碎带开挖隧道,围岩自稳能力差,容易发生塌方。这时候就需要在开挖前进行超前注浆,通过注入水泥浆或化学浆液,把松散破碎的岩土体固结成整体,提高围岩强度和自稳能力。我参与过华岩隧道的一段超前注浆施工,那段地质特别复杂,有断层破碎带,还有富水区,如果不提前加固,开挖时肯定会塌方。

超前注浆对注浆管的要求特别高。首先是强度,因为注浆压力一般在4-8MPa,有些甚至达到10MPa以上,如果管材强度不够,高压下就会爆裂。我们当时用的是壁厚3.5mm的50mm外径注浆管,承压能力完全没问题。其次是长度,超前注浆孔一般深度在15-30米,要用6米长的管子连接,减少接头数量,降低泄漏风险。再次是密封性,接头必须采用加强型螺纹或者焊接连接,普通螺纹接头在高压下容易松动漏浆。

超前注浆的施工工艺也有讲究。一般采用小导管超前注浆或者大管棚超前注浆。小导管就是直径42-50mm的注浆管,以15-20度仰角沿隧道开挖方向钻入围岩,形成一个管棚,然后通过管子向围岩注浆。大管棚则是用直径76-108mm的钢管,施工难度更大,但加固范围也更广。我做过的项目主要用小导管,经济实用,效果也不错。

围岩堵水是隧道注浆的另一个重要应用。重庆很多地方地下水丰富,隧道开挖后容易涌水,不仅影响施工,还会危及隧道结构安全。我在中梁山隧道做过一次堵水注浆,当时有个段落涌水量达到每小时200立方米,水流都冲出来了,施工根本无法进行。后来采用注浆堵水,用了两天时间,把涌水量降到了每小时5立方米以下,才能继续施工。

堵水注浆对浆液材料和注浆工艺要求很高。常用的堵水材料有水泥-水玻璃双液浆、丙凝浆液、聚氨酯浆液等。水泥-水玻璃浆液凝固快,适合动水环境,但强度相对较低;聚氨酯浆液遇水膨胀,堵水效果好,但成本高。我一般根据涌水量和水压选择浆液类型,小涌水用水泥浆,中等涌水用水泥-水玻璃浆,大涌水或高水压用聚氨酯浆液。

堵水注浆的孔位布置很关键。一般采用环向打孔,沿隧道周边均匀布孔,孔深要超过防水板或衬砌外缘至少3米,确保注浆范围覆盖整个涌水通道。注浆顺序也有讲究,先注周边孔,后注中间孔,这样能形成一个止水帷幕,把涌水通道封堵住。我在歌乐山隧道做过一个复杂的堵水工程,涌水点位于拱顶,开始用常规方法效果不好,后来改用径向钻孔,直接钻到涌水点,再注聚氨酯浆液,终于把水堵住了。

缺陷修补是隧道运营期的主要注浆应用。隧道使用一段时间后,衬砌可能会出现裂缝、空洞、渗漏等问题,这时候就需要通过注浆修补。我去年在一条运营了十几年的老隧道做过检测,发现衬砌背后有多处空洞,最大的一处空洞体积超过2立方米。如果不及时处理,空洞越来越大,衬砌强度降低,甚至会发生塌落。

缺陷修补注浆和施工期注浆不太一样,主要区别在于不能影响交通。我们一般选择在夜间低峰时段施工,时间窗口只有4-5个小时,必须高效作业。注浆管要提前埋设或者钻孔植入,浆液一般选用快凝水泥浆或者环氧树脂浆,确保快速凝固,不影响第二天通车。

说到注浆管的选择,隧道工程一般选用48-50mm外径、3.0-3.5mm壁厚的规格,这个规格承压能力强,注浆效率高,是隧道注浆的标准配置。材质方面,必须用优质碳素钢,抗拉强度不低于400MPa,延伸率不小于10%,这样才能承受高压注浆和复杂地质条件的考验。沧州金声钢管生产的隧道专用注浆管,各项指标都超过国标要求,我用过很多次,质量很稳定。

防腐处理也很重要。隧道内湿度大,地下水又有一定腐蚀性,如果不做防腐,管子用不了几年就锈蚀了。我建议至少要做热镀锌处理,镀锌层厚度不低于60微米,这样能保证10年以上的使用寿命。如果是长期留置的注浆管,比如预埋在衬砌里的注浆管,最好做环氧涂层防腐,虽然成本高点,但耐久性更好。

施工安全也要特别注意。隧道施工空间狭小,通风条件差,注浆作业时要确保通风良好,防止浆液挥发的有害气体积聚。注浆压力高,管路连接一定要牢固,防止高压浆液喷出伤人。我见过一次事故,注浆管接头没拧紧,注浆时浆液喷出来,幸好当时人站得远,没有受伤,但设备损坏不少,教训深刻。

最后说说注浆效果检测。隧道注浆完成后,一定要检测效果,常用的方法有钻芯检验、地质雷达探测、渗水量监测等。通过检测判断注浆体强度、密实度、止水效果是否达标。如果不达标,要及时补注。我在中梁山隧道做过一次补注,第一次注浆后雷达探测发现还有小空洞,又补注了一次,最后检测合格才通过验收。

隧道注浆是个系统工程,涉及地质勘察、方案设计、材料选择、施工工艺、质量检测等多个环节,每个环节都要严格把关。作为注浆施工的核心材料,注浆管的质量直接影响工程成败,选择可靠的供应商,使用优质的产品,是保证隧道工程安全的基础。